一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路，包含输出电压调节器、隔直电容电压调节器、分压电容电压调节器、隔直电容电压控制电路和分压电容均压控制电路、第一RS触发器和第二RS触发器；输出电压调节器和隔直电容电压调节器分别经隔直电容电压控制电路与分压电容均压控制电路连接，分压电容电压调节器连接分压电容均压控制电路，分压电容均压控制电路的四个输出端分别与上述2个RS触发器的四个输入端对应连接，2个触发器的输出端输出开关管驱动信号。本发明专利技术校正了半桥三电平直流变换器由于参数不对称引起的偏压现象。

【技术实现步骤摘要】
一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路
[0001 ] 本专利技术涉及一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路，属于功率电子变换领域。
技术介绍
三电平(Three level, TL)直流变换器具有主功率管电压应力低，输入和输出滤波器小等优点，因此非常适合应用于地铁动车辅助电源、船舶供电等高电压输入的功率变换场合。其中，半桥TL直流变换器不仅可以实现原副边隔离，同时易于实现原边开关管的软开关，降低变换器的开关损耗，提高变换效率，所以半桥TL直流变换器一直都被广泛研究。半桥TL直流变换器用两只开关管串联来代替一只开关管，从而将每只开关管的电压应力降为输入电压Vin的一半。但相互串联的两只开关管的特性及其驱动电路特性不可能完全一致，当两只开关管关断时，它们所承担的电压可能不等。带箝位二极管的半桥三电平直流变换器可以保证两只开关管承受的电压应力均为Vin/2，但是变换器正常工作的是外面的两只开关管必须先于对应的里面两只开关管关断。带飞跨电容的半桥三电平直流变换器解耦了两只开关管的开关过程，外面的两只开关管和里面的两只开关管分别互补导通，外面的开关管和里面的开关管的开关时序没有限制。但是，当输入分压电容和飞跨电容电压不等时，存在开关电容模态，回路产生很大的瞬时电流强迫箝位二极管导通均衡电容电压，易造成箝位二极管损坏。无箝位二极管和飞跨电容的四开关半桥TL直流变换器本质上是两个桥臂串联，分压电容可以箝位原边开关管，开关管可以实现软开关，电路结构简单，可靠性高，降低了箝位二极管带来的导通损耗，避免了二极管可能出现的可靠性问题。但是在实际工作中，由于控制和驱动电路的延时以及主功率管的特性不一致等因素造成正负半周期占空比不等以及续流时间不等，导致变换器的分压电容和隔直电容电压不一定为Vin/2，即存在偏压问题。但是如果输入分压电容电压不均以及隔直电容电压不等于Vin/2，那么原边开关管以及副边整流二极管的电压应力增加，影响电路的可靠工作。因此需要寻找控制策略，来实现输入分压电容均压和隔直电容电压等于输入电压一半的目的，保证变换器的可靠工作。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
存在的问题，本专利技术旨在提供一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路，实现输入分压电容均压和隔直电容电压等于输入电压一半的目的，保证变换器的可靠工作。为了实现上述的技术目的，本专利技术的技术方案是:—种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路，包含输出电压调节器、隔直电容电压调节器、分压电容电压调节器、隔直电容电压控制电路和分压电容均压控制电路、第一 RS触发器和第二 RS触发器；所述隔直电容电压控制电路包含两个输入端和两个输出端，其中一个输入端连接输出电压调节器的输出端，另一个输入端连接隔直电容电压调节器的输出端；所述分压电容均压控制电路包含两个均压控制单元，每个均压控制单元的输入端连接隔直电容电压控制电路的输出端和分压电容电压调节器的输出端，第一均压控制单元的输出端连接第一 RS触发器的输入端，第二均压控制单元连接第二 RS触发器的输入端，第一 RS触发器和第二 RS触发器的输出端分别输出开关管驱动信号。上述的输出电压调节器采用第一反相比较器，隔直电容电压调节器采用第二反相比较器，分压电容电压调节器采用第三反相比较器，第一反相比较器的反相端接半桥三电平直流变换器的输出采样电压，它的同相端接半桥三电平直流变换器的输出基准电压；第二反相比较器的反相端接半桥三电平直流变换器的隔直电容采样电压，它的同相端接半桥三电平直流变换器的隔直电容基准电压；第三反相比较器的反相端接半桥三电平直流变换器的分压电容采样电压，它的同相端接半桥三电平直流变换器的分压电容基准电压。上述的隔直电容电压控制电路包含第一加法器和第一个减法器，第一加法器的同相端分别连接输出电压调节器的输出端和隔直电容电压调节器的输出端，它的反相端接地；第一减法器的反相端接隔直电容电压调节器的输出端，它的同相端连接输出电压调节器的输出端，且该同相端接地。上述的第一均压控制单元包含第二加法器、第二减法器、第三减法器、第一上升沿捕获脉冲发生器、第一下降沿捕获脉冲发生器、第一比较器和第二比较器；第二加法器的同相端连接第一加法器的输出端，它的反相端接地；第二减法器的反相端连接第二加法器的同相端，第二减法器的同相端连接第一加法器的输出端，且该同相端接地；第一比较器的反相端连接第二加法器的输出端，第一比较器的输出端经第一下降沿捕获脉冲发生器与第一RS触发器的R端连接，第二比较器的同相端连接第一比较器的同相端，且该同相端还接入第一三角载波信号，第二比较器的输出端经第一上升沿捕获脉冲发生器与第一 RS触发器的S端连接,第一 RS触发器的Q端输出开关管驱动信号。上述的第二均压控制单元包含第三加法器、第三减法器、第二上升沿捕获脉冲发生器、第二下降沿捕获脉冲发生器、第三比较器和第四比较器；第三加法器的同相端分别连接第二减法器的反相端和分压电容电压调节器的输出端，它的反相端接地；第三减法器的反相端分别连接第三加法器的同相端和分压电容电压调节器的输出端；第三比较器的反相端连接第三加法器的输出端，第三比较器的输出端经第二上升沿捕获脉冲发生器与第二 RS触发器的S端连接；第四比较器的反相端连接第三减法器的输出端，第四比较器的同相端连接第三比较器的同相端，且该同相端接入第二三角载波信号，第四比较器的输出端经第二下降沿捕获脉冲发生器与第二 RS触发器的R端连接，第二 RS触发器的Q端输出开关管驱动信号。采用上述的技术方案带来的有益效果是:本专利技术提出了一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路，校正了由于控制和驱动电路的延时以及主电路及其寄生参数不对称引起的输入分压电容不均压、隔直电容电压不等于输入电压一半的偏压现象。【附图说明】图1是本专利技术所针对的半桥三电平直流变换器的电路拓扑图。图2是基于图1的半桥三电平直流变换器的电路图以及正常工作的波形图。图2包括 2-1，2-2。图3.1?3.4是图2-1所示的半桥三电平直流变换器的四种工作模态图。图4是图2-1所示的半桥三电平直流变换器的正负半周占空比不等工作波形图。图5是图2-1所示的半桥三电平直流变换器的正负半周相位差不等于180°工作波形图。图6是本专利技术的一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路图。图7是本专利技术的一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路的工作波形图。图8是图2-1所示的半桥三电平直流变换器的正负半周占空比不等实验波形图。图9是图2-1所示的半桥三电平直流变换器的正负半周相位差不等于180°的实验波形图。图10是图2-1所示的半桥三电平直流变换器经本专利技术的电容电压控制后的实验波形图。图10包括10-1; 10-2。上述附图中的主要符号名称:Cdl>Cd2分别为第一、第二分压电容，Cb为隔直电容,Q1?Q4分别为第一?第四开关管，D1?D4分别为第一?第四寄生二极管，C1?C4分别为第一?第四寄生电容，Te为主功率变压器，Lf为输出滤波电感，Cf为输出滤波电容，&为输出负载电阻。Vin为四开关半桥三电平直流变换器的输入电压，Vcb为隔直电容Cb的电压，Vcdl、Vcd2分别为分压电容Cdl、Cd2的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路，其特征在于：该电路包含输出电压调节器、隔直电容电压调节器、分压电容电压调节器、隔直电容电压控制电路和分压电容均压控制电路、第一RS触发器和第二RS触发器；所述隔直电容电压控制电路包含两个输入端和两个输出端，其中一个输入端连接输出电压调节器的输出端，另一个输入端连接隔直电容电压调节器的输出端；所述分压电容均压控制电路包含第一均压控制单元和第二均压控制单元，每个均压控制单元的输入端均连接隔直电容电压控制电路的输出端和分压电容电压调节器的输出端，第一均压控制单元的输出端连接第一RS触发器的输入端，第二均压控制单元连接第二RS触发器的输入端，第一RS触发器和第二RS触发器的输出端分别输出开关管驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路，其特征在于:该电路包含输出电压调节器、隔直电容电压调节器、分压电容电压调节器、隔直电容电压控制电路和分压电容均压控制电路、第一 RS触发器和第二 RS触发器；所述隔直电容电压控制电路包含两个输入端和两个输出端，其中一个输入端连接输出电压调节器的输出端，另一个输入端连接隔直电容电压调节器的输出端；所述分压电容均压控制电路包含第一均压控制单元和第二均压控制单元，每个均压控制单元的输入端均连接隔直电容电压控制电路的输出端和分压电容电压调节器的输出端，第一均压控制单元的输出端连接第一 RS触发器的输入端，第二均压控制单元连接第二 RS触发器的输入端，第一 RS触发器和第二 RS触发器的输出端分别输出开关管驱动信号。2.根据权利要求1所述的一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路，其特征在于:所述的输出电压调节器采用第一反相比较器，隔直电容电压调节器采用第二反相比较器，分压电容电压调节器采用第三反相比较器，第一反相比较器的反相端接半桥三电平直流变换器的输出采样电压，它的同相端接半桥三电平直流变换器的输出基准电压；第二反相比较器的反相端接半桥三电平直流变换器的隔直电容采样电压，它的同相端接半桥三电平直流变换器的隔直电容基准电压；第三反相比较器的反相端接半桥三电平直流变换器的分压电容采样电压，它的同相端接半桥三电平直流变换器的分压电容基准电压。3.根据权利要求1所述的一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路，其特征在于:所述的隔直电容电压控制电路包含第一加法器和第一减法器，第一加法器的同相端分别连接输出电压调节器的输出端和隔直电容电压调节器的输出端，它的反相端接地；第一减法器的反相端接隔直电容电压调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：金科，虞晓阳，刘志军，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32